一个工程事故分析研究

作者:未知

  【摘要】本文通过对某工程支架刚度的分析、计算,找出了发生事故的原因,提出了今后设计中注意事项。
  【关键词】支架;高度;刚度
  1、引言
  在工程建设中,往往发生工程事故,导致工程不能正常使用。发生工程事故的原因很多,有施工方面的原因、有设计方面的原因。本文仅讨论设计方面的原因,即力学计算方面的原因。工程事故设计原因无非是强度、刚度问题。强度问题就是结构强度不足或生产异常。强度问题产生的现象是,结构开裂、压酥、变形过大失去承载力、倒塌。刚度问题产生的现象是构件变形过大、破坏。到现场踏勘后发现结构没有问题,辅助的台阶发生变形和错位。经初步分析,该工程事故产生的原因是刚度不足,因此本工程仅讨论刚度问题。
  2、工程概况
  某工程原有皮带通廊长400m,由于卸料方式改变,工艺要求再把该皮带延长60m,见图1、图2。
  新增皮带与原有皮带为一个系统,配重为130KN,动力系统在配重与新增皮带通廊之间。新增皮带运行2个月,发现“1处”的台阶梁弯曲变形,“2处”的台阶与原通廊错位数厘米。新增通廊的皮带尾轮偏离中心线160mm。新增皮带通廊支架见图3。
  查原设计图,ZJ-1支架高度为19.15m,现场改为30.15m,其它支架高度见图1。ZJ-1支架基础原设计为桩基,现场改为板式基础。
  3、支架刚度计算
  支架刚度为支架顶端在单位水平力作用下(沿皮带方向)的刚度。
  3.1 ZJ-1支架刚度K1计算:
  4、分析
  经过上面众刚度的计算,对计算数据及因素分析如下:
  4.1非桁架对支架刚度的影响。不考虑非桁架影响的ZJ1支架刚度(K1b)为:
  
  4.2支架高度对支架刚度的影响。从式(1),(3)可以看出支架刚度与支架高度的三次方成反比。当支架高度超过一定高度后,共刚度以三次方的速度衰减。
  4.3构件的截面刚度对支架刚度的影响。从式(1),(3)可以看出,支架刚度与构件的相应截面刚度成正比。
  4.4支架之间的刚度关系:
  设计的支架剛度是实际支架刚度的4.05倍。当支架高度增加25%时,刚度只有原来一半,应该引起重视。
  ZJ1支架刚度(现场实测支架刚度)是ZJ4支架刚度的2.3倍,ZJ1支架刚度是ZJ2、ZJ3支架刚度的29.34倍、10.70倍。这说明ZJ2、ZJ3支架的刚度对皮带通廊的作用可忽略不计。ZJ4支架的刚度对皮带通廊的作用不可忽略。正是由于ZJ4支架的作用产生“2区”的变形。由于新增整个通廊的支架刚度偏小,产生了“1区”的错位。
  4.5位移计算:配重130KN,忽略摩擦力的影响P=260KN。
  4.5.1“2区”位移(Δ2)为:
  结语:
  经过前面的分析、计算,发生“2区”现象的原因是,所有支架的刚度不足。发生“1区”现象的原因是,ZJ1支架刚度不足,ZJ4支架的刚度与ZJ1支架刚度相当。为了避免该事故再放生,在设计皮带通廊及支架时注意下面几个问题。
  (1)皮带机的张紧力要由结构承担。
  (2)皮带通廊的温度伸缩要有空间,适当的结构变形也能满足。
  (3)尽管本工程非桁架部分对整个支架刚度影响很小,但是当非桁架的高度与构件刚度比例达到一定限值后,其影响不可忽略,这种现象在该工程中没有发生。即使这样,建议在设计中不要设计非桁架段,把剪刀撑设到基础顶面。
  (4)支架高度使刚度三次方衰减,当时支架设计高度19.15m时就欠妥,现场施工时改为了30.15m,没有引起重视,导致了本次事故。
  本工程事故原因分析清楚了,处理就比较简单了。处理方法就是在ZJ1支架与ZJ2支架之间加设一道剪刀支撑。按此方法处理后,工程运行至今,再也未发现问题,说明工程事故治理是成功的。
  参考文献:
  [1]孙训方,方孝淑,关来泰.材料力学(Ⅰ)5版[M].高等教育出版社,2008.
  [2]陈绍蕃,顾强,等.钢结构[M].中国建筑工业出版社,2003.
  [3]王萌长,刘铮,周文群,等.结构力学[M].冶金工业出版社,1998.
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